一種新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及氣體分離技術領域的一種新型脫碳溶劑及其制備方法，具體涉及一種 新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 醇胺法脫碳技術是目前商業上最可行也是最有效的酸氣捕集技術，該技術是以 MEA、MDEA、DEA等有機醇胺類溶劑為代表，由于醇胺類溶劑具有優良的化學和物理性能而 被廣泛應用于天然氣、燃煤煙氣、煉廠氣等氣體的凈化。醇胺法脫除C0 2效果好，工藝成熟， 但缺點也較多，溶劑易降解、易揮發、再生能耗高、需要配套使用大量助劑如抗氧劑、緩蝕劑 等。隨著〇) 2捕集技術的發展，對C0 2捕集溶劑的吸收和再生性能要求越來越高，特別是對 于化學穩定性、再生能耗等指標提出了更高的要求，傳統的胺類溶劑在這方面由于受到其 自身結構和性質的制約，在多年的配方改良工作的基礎上已經做到最大程度潛力的挖掘， 難以再有大幅度的突破性進展。
[0003] 針對醇胺法脫碳技術的這些弊端和發展瓶頸，最近國際上同行專家提出"第三代 脫碳溶劑"的概念。"第三代脫碳溶劑"是基于功能化的分子設計的新一代〇) 2捕集溶劑，無 論從能耗角度，還是從環保角度講，第三代溶劑將遠遠優于傳統的醇胺溶劑，因此第三代溶 劑已逐步成為當前脫碳溶劑領域的研究熱點，得到了廣泛的關注和支持。其中以美國通用 電氣公司的羅伯特·詹姆斯?佩里博士所帶團隊研發的氨基硅氧烷系列脫碳溶劑最具代表 性和革命性。
[0004] 我國目前在第三代新型溶劑的研發上基本還處于起步階段，發展基于分子設計的 功能化氨基硅氧烷系列第三代溶劑，緊跟國際前沿，可確保我們在國際低碳技術領域的競 爭力，占領未來脫碳技術領域的制高點。
【發明內容】
[0005] 本發明針對現有醇胺類溶劑易降解、易揮發、再生能耗高、需要配套使用大量助劑 如抗氧劑、緩蝕劑等缺點，旨在提供一種基于功能化的分子設計的新型氨基硅氧烷系列脫 碳溶劑及其制備方法，克服了現有技術中現有技術中制備方法條件苛刻，成本高的問題。
[0006] 為實現上述發明目的，本發明的一種新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑，其制備工藝 包括如下步驟： (1) 將反應原料含碳碳不飽和雙鍵的有機胺及鉬催化劑加入帶冷凝回流的裝置中，混 合攪拌均勻； (2) 打開加熱設備，滴加入反應原料含氫硅氧烷，緩慢升溫、保溫； (3) 保溫結束后開始補加鉬催化劑，升溫、保溫，最后抽低沸。
[0007] 作為本發明的進一步改進，步驟（1)中所述的反應原料含碳碳不飽和雙鍵的有機 胺為烯丙胺等。
[0008] 作為本發明的進一步改進，步驟（1)所述鉬催化劑為karstedt催化劑，鉬催化劑 用量占催化劑總用量的70%。
[0009] 作為本發明的進一步改進，步驟（2)中所述的反應原料含氫硅氧烷為低含氫硅 油、含氫雙封頭、含氫環體等。
[0010] 作為本發明的進一步改進，步驟（2)中所述的溫度50~80 °C，60 °C為佳。
[0011] 作為本發明的進一步改進，步驟（2)中所述的保溫溫度為50~80 °C，優選60 °C， 保溫時間1~3 h，優選2 h。
[0012] 作為本發明的進一步改進，步驟（3)中所述的鉬催化劑用量占催化劑總用量的 30% 〇
[0013] 作為本發明的進一步改進，步驟（3)所述的保溫溫度為60~120 °C，優選100 °C， 保溫時間1~3 h，優選2 h。
[0014] 作為本發明的進一步改進，步驟（1~4)所述的反應原料有機胺的碳碳不飽和雙鍵 與含氫硅氧烷氫摩爾比為1: 〇. 8~1:1. 2,優選1: 1，鉬催化劑總用量1~10 ppm(以金屬鉬計)， 優選5 ppm。
[0015] 根據上述制備方法制備的新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑，其結構式為：
其中，A代表含氨基的經類；R代表Η或烷烴；*代表含氨基的經類或烷烴；η表τκ聚合 度，η彡1〇
[0016] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明的氨基硅氧烷系列產品主要分為 側基型、端基型、端側基型以及環狀四種，本發明的氨基硅氧烷系列產品的原料簡單易得， 價格低廉，反應條件溫和，無三廢排放。本發明的氨基硅氧烷系列脫碳溶劑具有物理吸收和 化學吸收特性，同時又兼具較高的熱穩定性、高〇) 2吸收載荷、低解吸能量、低揮發性、高反 應速度、低成本、性質溫和不腐蝕設備、綠色環保等等各項優點。本發明的氨基硅氧烷系列 產品作為脫碳溶劑不需要配成水溶液，不存在水蒸發能耗。
[0017] 本發明的氨基硅氧烷系列產品在150 °C下連續加熱90天，熱失重損失率低于 20%。鼓泡實驗，C02吸收率高于90%。
【附圖說明】
[0018] 圖1本發明實施例中合成的氨基硅氧烷產品與MEA在150 °C下保溫3個月的熱失 重圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例對本發明加以詳細描述。
[0020] 實施例1 : 在帶有冷凝回流管得250 mL三口燒瓶中加入烯丙胺68. 4 g及0. 78 g催化劑（3000 ppm),混合攪拌均勻，然后加入600 g低含氫硅油（含氫量0.20%)，同時打開加熱設備，溫度 控制在50~60 °C，反應2 h，之后滴加補加0. 33 g催化劑，滴加結束后升溫至100 °C，保溫 2 h，最后抽低沸。
[0021] 實施例2: 在帶有冷凝回流管得250 mL三口燒瓶中加入烯丙胺68. 4 g及0. 52 g催化劑（1000 ppm)，混合攪拌均勻，然后加入80. 4 g含氫雙封頭，同時打開加熱設備，溫度控制在50~60 °C，反應2 h，之后滴加補加0.22 g催化劑，滴加結束后升溫至100 °C，保溫2 h，最后抽低 沸。
[0022] 實施例3 : 在帶有冷凝回流管得250 mL三口燒瓶中加入烯丙胺68. 4 g及0. 54 g催化劑（1000 ppm)，混合攪拌均勻，然后加入85. 7g含氫環體，同時打開加熱設備，溫度控制在50~60 °C， 反應2 h，之后滴加補加0.23 g催化劑，滴加結束后升溫至100 °C，保溫2 h，最后抽低沸。
[0023] 實施例4 : 鼓泡吸收C02實驗，溶劑增重比例見表1。
[0024] 表1實驗結果
一干：〇)2在與胺反應之前經過干燥器； 一濕：C02在與胺反應之前經過水飽和器。
[0025] 實施例5 : 將合成的氨基硅氧烷產品與MEA在150 °C下保溫三個月，考察溶劑的失重率。熱失重 實驗，結果見圖1。
【主權項】
1. 一種新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑，其特征在于所述脫碳溶劑結構式如下：其中，A代表含氨基的姪類；R代表Η或焼姪；*代表含氨基的姪類或焼姪；η表示聚合 度,η > 1。2. 根據權利要求1所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于所述脫 碳溶劑按W下步驟制備： (1) 將反應原料含碳碳不飽和雙鍵的有機胺及笛催化劑加入帶冷凝回流的裝置中，混 合攬拌均勻； (2) 打開加熱設備，滴加入反應原料含氨娃氧焼，緩慢升溫后保溫； (3) 保溫結束后開始補加笛催化劑，升溫后繼續保溫，最后抽低沸。3. 根據權利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (1) 所述反應原料含碳碳不飽和雙鍵的有機胺是帰丙胺，笛催化劑為karste化催化劑。4. 根據權利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (2) 所述反應原料含氨娃氧焼是低含氨硅油、含氨雙封頭、含氨環體。5. 根據權利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于反應原 料有機胺的碳碳不飽和雙鍵與含氨娃氧焼中氨的摩爾比為1:0. 8~1:1. 2,笛催化劑總用量 1~10 ppm (W金屬笛計）。6. 根據權利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于反應原 料有機胺的碳碳不飽和雙鍵與含氨娃氧焼中氨的摩爾比為1:1，笛催化劑總用量5 ppm (W 金屬笛計)。7. 根據權利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (1) 笛催化劑用量占催化劑總用量的70%。8. 根據權利要求2所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (2) 所述升溫溫度為50~80 °C，所述保溫時間為1~3 h。9. 根據權利要求所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟（3) 笛催化劑用量占催化劑總用量的30%。10. 根據權利要求所述新型氨基娃氧焼系列脫碳溶劑的制備方法，其特征在于步驟 (3) 所述升溫溫度為60~120 °C，所述保溫時間為1~3 h。
【專利摘要】本發明屬于氣體分離技術領域，公開了一種新型氨基硅氧烷系列脫碳溶劑及其制備方法。本發明制備的氨基硅氧烷系列脫碳溶劑能快速吸收CO2，并形成固體氨基甲酸鹽，氨基硅氧烷系列脫碳溶劑具有蒸汽壓低，結構性質穩定，功能基團可設計，脫碳迅速，再生能耗低，性能溫和不腐蝕設備、環保無污染等突出優點。
【IPC分類】B01D53/62, C08G77/26, C10L3/10, B01D53/14, C08G77/388
【公開號】CN105566636
【申請號】CN201410539651
【發明人】毛松柏, 劉鵬, 汪東
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月14日